袋装砂井在路基软基加固处理中的应用

邓雅峰

（广州市市政集团有限公司，广东 广州 510000）

袋装砂井在路基软基加固处理中的应用

邓雅峰

（广州市市政集团有限公司，广东 广州 510000）

笔者结合袋装砂井施工原理，以国道主干线广州绕城公路小塘至茅山段C14合同段为例，分析了袋装砂井在路基软基加固处理中的应用，并阐述了袋装砂井的沉降和稳定进行计算、袋装砂井施工工艺、袋装砂井质量检验及效果。

袋装砂井；路基软基加固；施工工艺；效果

1 袋装砂井施工原理

在软土地基上填土时，软土地基在荷载的作用下失去了原有的平衡，饱和软黏土随着孔隙水压力的消散，地基就会产生排水固结，孔隙比会减小，从而抗剪强度会得到相应的提高。因此通常在预压时先在地基中设置砂井之类的排水体，将土内的水分排除，尽快提高地基强度。

2 工程概况

本项目为国道主干线广州绕城公路（小塘－茅山段），整段路线位于广州市与佛山市境，主要经过广州市的白云区神山镇、花都区的炭步镇，佛山市的南海区小塘镇、官窑镇、和顺镇，三水区的西南街办、乐平镇。共经过两市、四区、七个乡镇。

本标段为第C14合同段，位于广州市的白云区神山镇，设计里程桩号为K76＋650～K79＋500，全长2.85 km。路基填方约28万m3，挖方约11.63万m3，其中挖土方15 158 m3，挖石方35 368 m3，挖除非适用材料10 000 m3，挖除淤泥55 816 m3。K78＋568.7～K79＋132段软基处理为粉喷桩及袋装砂井，再加等载填土预压。其他地段路基为直接挖除淤泥或地表非适用土，换填碎石或砂砾。

3 沉降和稳定计算

3.1 沉降计算

总沉降包括瞬时沉降Sd、固结沉降Sc和次固结沉降Ss三部分。本段软土为单一软土层，因此其主固结沉降量可由公式计算：

式中，e0：软土压实前孔隙比；

ei：固结后空隙比，由e－bgp曲线求得；

H：软基压实层层厚。

由于本段软土地基的下卧层为黏土，故软土层的固结排水属于单面排水情况。由上式计算得Sc＝59 cm，Sd＝8 cm，沉降量 S＝Sc＋Sd＝67 cm。

式中，Ur：径向排水固结度；

Ch：水平向固结系数；

n：井径比；

de：每一个砂井有效影响范围的直径；

dw：砂井直径。

利用Ur和Th的关系曲线图计算出固结度达到80%时所需的时间为290 d。

工后剩余沉降量由公式：

3.2 稳定情况

利用条分法对打砂井前后的路基滑动面进行稳定验算，比较其安全系数。经计算，打砂井前后路基滑动破坏最小，安全系数分别为1.38和1.06，说明打砂井后路基是稳定的。

4 袋装砂井施工

4.1 机具设备

机具为导管式振动打桩机，在行进方式上普遍采用的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等。灌砂采用自制的灌砂架。

4.2 材料

袋装砂井的砂袋选用聚丙烯或其他适用的编织料制成，抗拉强度应能保证承受砂袋自重，装砂后砂袋的渗透系数应不小于砂的渗透系数。砂袋中的砂采用渗水率较高的中、粗砂，大于0.5 mm的砂的含量宜占总重的50 %以上，含泥量不应大于3 %，渗透系数不应小于5×10-3cm/s。

4.3 施工工艺

在完成清表后，清理平整路基，使之具有合格的平整度和路拱度2 %。用自卸汽车将质量合格的中粗砂运至施工试验路段，选用适宜的机具按设计厚度30 cm分层整平、压实。砂垫层施工过程中，严防尘土、泥土和杂物污染，对受到污染的部分必须返工或更换。砂垫层的高程、厚度、干密度、平整度渗透系数也应必须符合设计要求。

根据设计图纸的边线坐标，闭合导线点进行放样，采用全站仪，每30 m定出袋装砂井大样，以后用钢尺打袋装砂井的每根桩位。

4.3.1 机具定位

根据袋装砂井布置范围及间距，现场采用小木桩或竹板桩准确定出每个砂井的位置，在套管入土时再将其拔掉。定位时要确保桩锤中心与地面定位在同一个点上，并用经纬仪或其他观测办法控制桩锤导向架的垂直度。打桩机底支垫物要平稳牢固。

4.3.2 裁制砂袋

根据试打后确定的深度，考虑外露长度和两头打结长度，砂袋长度按规范要求裁制。

4.3.3 灌砂

砂袋内的砂采用自制的灌砂架（简易单柱门架）配合装砂漏斗靠其自重灌入，灌砂架采用Φ100～Φ150钢管制成，其净高度应大于设计砂袋、砂井长度的一半加装砂漏斗高。漏斗采用钢制，确保其容量不小于2～4个砂袋灌砂量，漏斗采用0.5 t卷扬机提升，漏斗底设4个Φ55漏口与砂袋口（Φ70）连接绑扎牢固，砂袋露天堆放应有遮盖，切忌长时间暴晒，以免砂袋老化。

4.3.4 安装套管与桩尖

套管顶端要有便于起吊的吊钩或吊环，并在套管上划出控制标高的刻度线。如套管接长时，在打设前要试接，要求连接处平顺密封。活瓣式桩尖固定在套管上作为一个整体，套管的定位是利用桩机上的起吊设备使其吊起，上端送入桩帽中，下端扶住准确安插在定位点上。

4.3.5 套管打入

当套管吊起定位后可开锤施打，开始时落锤要轻缓，防止套管突然偏斜。套管入土深度距设计深度约2 m时，控制锤击频率，防止超深；垂直度小于1.5%，桩位偏差小于15 cm。

4.3.6 下砂袋

砂袋运输要用专门的运送工具，严禁在地上拖拉并防止砂袋发生扭结、缩颈、断裂和磨损。下砂袋时，在套管口设置滚轮或滑槽，将砂袋缓慢顺直地放入套管中。

4.3.7 振动拔管

砂袋到位后起拔套管，起拔时要连续缓慢进行，中途不得放松吊绳，防止砂袋回带及因套管下坠而损坏砂袋。砂袋留出孔口长度保证伸入砂垫层30 cm并不卧倒。

5 袋装砂井质量检验及效果

袋装砂井施工质量的好坏直接关系到软基处理的效果，因此，除施工部门要严格遵照施工工艺和施工质量控制的要求操作外，还要不定时的进行抽查。井径和井长施工完成后检测相对较困难，常用的方法有挖验法、拔桩法、工程钻探法和冲水拔袋法等。几种检查方法各有优、缺点，在进行现场实际比对后决定采用冲水拔袋法，此种方法检验精度可靠，消除了断井现象。冲水拔袋法的工作原理是用高压水冲袋装砂井内的砂，砂在高压水作用下，泛出地面造成空井，减小土对砂井的握裹力，然后拔出砂袋测定井深，以此来检测施工质量。

6 结束语

经过施工对比，袋装砂井相对于普通砂井，有用砂量少、施工方便、快捷，防止砂井在施工过程中被挤断和扭曲，质量容易控制的优点，而且可以增大地基的抗剪强度。另外，为保证砂袋的密实，灌砂时必须采用二次吊振，吊装后空袋用人工二次补灌，以此来达到砂袋的密实，防止塌孔或断井；一般袋装砂井的井间距以1.0～1.5 m为宜。袋装砂井桩管拔出时，拔管速度应控制在1～1.5 m/min，以保证砂桩密实，同时防止带出砂袋，如果出现砂袋带出，分析其原因，若是套管内外压力差的问题，在套管上提前向套管内注水，注水量视软土地基情况和井深，经试验确定；若是桩靴问题，则更换桩靴。拔管后立即对桩头空袋进行人工补灌，并扎好袋口，将砂井周围空隙用砂填实，整理好桩头，用编织袋覆盖，以防编织砂井袋老化。

Packed in Bags Sand Drain in Roadbed Soft Base Reinforcement Processing Application

Deng Yafeng

The author unifies the packed in bags sand drain construction principle, circled the city road puddle by federal highway branch line Guangzhou to Maoshan section C14 contract Duan Weili, has analyzed the packed in bags sand drain in roadbed soft base reinforcement processing application, and elaborated the packed in bags sand drain’s subsidence and carried on the computation, packed in bags stably the sand drain construction craft, the packed in bags sand drain performance test and the effect.

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U416.1

A

1000－8136（2011）06－0086－02